Überdosierung von Reduktionsmitteln in Umkehrosmosesystemen: Risiken und Lösungen für Biofouling | VÖLLIG

Umkehrosmoseanlagen (RO) sind auf chemische Dosierung angewiesen, um die Membranen vor Beschädigungen, insbesondere vor Chlorresten, zu schützen. Eines der am häufigsten verwendeten Additive ist ein Reduktionsmittel, wie z. B. Natriumbisulfit (SBS), das Chlor neutralisiert, bevor es Polyamidmembranen abbauen kann.

In vielen RO-Betrieben werden Reduktionsmittel jedoch Überdosierung aufgrund manueller Schätzungen, schlechter Kalibrierung oder Vorsicht des Bedieners. Obwohl die Absicht darin besteht, die Membran zu schützen, kann diese Praxis unbeabsichtigt ideale Bedingungen für die Biofouling und mikrobielles Wachstum innerhalb der Membranelemente.

In diesem Artikel wird untersucht, wie der übermäßige Einsatz von Reduktionsmitteln zu anaeroben Bedingungen beiträgt und die mikrobielle Kontamination fördert – insbesondere durch Sulfat-reduzierende Bakterien (SRB)– und wirkt sich letztendlich auf die RO-Leistung aus. Wir besprechen auch Strategien zur Optimierung der Dosierung und zur Vermeidung einer langfristigen Verschlechterung des Systems.

Warum Reduktionsmittel in Umkehrosmoseanlagen eingesetzt werden

Chlor wird häufig in kommunalen und industriellen Wasserquellen zur Desinfektion verwendet. Aber Polyamid-basierte RO-Membranen sind sehr empfindlich gegenüber Chlorschäden. Selbst niedrige Konzentrationen (nur 0,1 ppm) können zu einer irreversiblen Membrandegradation führen, was die Leistung der Salzabweisung und die Lebensdauer des Systems verringert.

Um diesem Risiko zu begegnen, Reduktionsmittel wie Natriumbisulfit (NaHSO₃), Natriummetabisulfit oder Natriumthiosulfat werden vor der Membran in das Speisewasser dosiert. Diese Chemikalien Neutralisierung von freiem Restchlor durch Redoxreaktionen, um den Schutz der Membranoberflächen zu gewährleisten.

Die Dosierung wird in der Regel auf der Grundlage der gemessenen Konzentration an freiem Chlor berechnet, mit einem empfohlenen stöchiometrischen Verhältnis von 1,5–2,0 mg/l Natriumbisulfit pro 1,0 mg/l Chlor. Viele Systeme Verlassen Sie sich auf feste oder übermäßige Dosierung als Sicherheitsmarge– eine Praxis, die zu unbeabsichtigten Folgen führen kann, wenn sie nicht ordnungsgemäß überwacht wird.

Das versteckte Risiko: Überdosierung und ihre tatsächlichen Auswirkungen

Während Reduktionsmittel eine schützende Funktion spielen, Eine übermäßige Dosierung – insbesondere ohne Chlor – kann zu unbeabsichtigten Nebenwirkungen führen. Eines der am meisten übersehenen Risiken ist die Entwicklung anaerober Bedingungen in den Rohrleitungen und Membranelementen des RO-Systems.

Wenn überschüssiger Natriumbisulfit in Wasser eingebracht wird, das kein Chlor mehr enthält, verbraucht den gelösten Sauerstoff durch Restredoxaktivität. Dieses sauerstoffarme Milieu wird zu einem idealen Nährboden für anaerobe Mikroorganismen, insbesondere Sulfat-reduzierende Bakterien (SRB) und andere biofilmbildende Spezies.

Im Laufe der Zeit besiedeln diese Mikroben die innere Oberfläche von Membranelementen und bilden Schleimschichten und steigender Differenzdruck (ΔP) über Membrangefäße. In schweren Fällen führt dieses Biofouling zu Geschmacks- und Geruchsproblemen im Permittenwasser, verminderten Durchflussraten und sogar zu irreversiblen Membranschäden.

Ironischerweise könnte genau die Chemikalie, die die Membran schützen soll, ihren Niedergang beschleunigen.wenn sie falsch dosiert und nicht kontrolliert werden.

Anaerobe Bedingungen und SRB-Wachstum

Sobald überschüssige Reduktionsmittel den gelösten Sauerstoff im Speisewasser erschöpfen, wird die Systemumgebung zunehmend anaerob. Diese Verschiebung ist besonders problematisch in Abschnitten des Umkehrosmosesystems, in denen das Wasser stagniert oder der Wasserfluss unterbrochen ist, wie z. B. Vorbehandlungsbehälter, Membrangehäuse oder Totzonen in Rohrleitungen.

In diesen sauerstoffarmen Bereichen Sulfat-reduzierende Bakterien (SRB) ideale Bedingungen für die Vermehrung zu finden. Diese Mikroben verwenden Sulfat (SO₄²⁻) als Elektronenakzeptor und produzieren Schwefelwasserstoff (H₂S) als metabolisches Nebenprodukt. Die Ergebnisse sind sowohl chemisch als auch operationell:

• Bildung von dunklen Schleimschichten auf Membranoberflächen und Futterabstandshaltern
• Erzeugung von Schwefelwasserstoffgas, was zu Gerüchen nach faulen Eiern und Korrosionsrisiken führt
• Beschleunigte Membranverschmutzung und Rückgang der Permeatqualität

SRB-bedingte Kontaminationen sind besonders heimtückisch, da sie wochen- oder monatelang unbemerkt bestehen bleiben können, bevor sie plötzlicher Einbruch der Systemleistung. Wenn ein Differenzdruck oder Strömungsverlust erkannt wird, kann es bereits zu erheblichen Membranschäden gekommen sein.

Symptome und Nachweis von Biofouling

Eines der frühesten Anzeichen von Biofouling, das durch Überdosierung von Reduktionsmitteln ist ein abnormaler Anstieg des Differenzdrucks (ΔP) über die Membranelemente. Wenn sich Biofilm auf Membranoberflächen und Zuführabstandshaltern ansammelt, steigt der Strömungswiderstand des Wassers – und die Hochdruckpumpe muss härter arbeiten.

Häufige Indikatoren für Biofouling

• Allmähliche Erhöhung des ΔP über Stufen oder Druckbehälter hinweg
• Verminderter Permeatfluss trotz stabilem Vorschubdruck und Leitfähigkeit
• Ungewöhnliche Gerüche (z. B. Schwefel- oder Geruch von faulen Eiern von H₂S)
• Farbänderungen oder Schleim, der in zerlegten Elementen beobachtet wird

Unentdeckt kann sich Biofouling ausbreiten und zu irreversiblen Schäden führen auf Membranoberflächen. Überwachung des Redox-Potentials (Oxidations-Reduktions-Potenzial), Verfolgung von ΔP-Trends und Durchführung Routinemäßige Autopsien der Membran kann helfen, Probleme zu erkennen, bevor sie eskalieren.

So optimieren Sie die Dosierung von Reduktionsmitteln

Um die Risiken einer Überdosierung zu vermeiden, ist eine Verlagerung von der manuellen Schätzung hin zu Präzise gesteuerte Dosierstrategien. Das Ziel ist es, gerade genug Reduktionsmittel einzuführen, um Chlor zu neutralisieren – nicht mehr und nicht weniger.

Best Practices für eine optimierte Dosierung

• Verwenden Sie Redox-Sensoren: Die Inline-Überwachung des Oxidations-Reduktions-Potentials (ORP) bietet Echtzeit-Feedback zu den Redoxwerten und hilft, eine übermäßige Dosierung zu vermeiden, wenn kein Chlor vorhanden ist.
• Dosierpumpen regelmäßig kalibrieren: Stellen Sie sicher, dass Schlauch- oder Membranpumpen einen genauen, stabilen Durchfluss basierend auf der Durchflussmenge des Speisewassers und der Chlorkonzentration liefern.
• Installieren Sie automatische Dosierregler: SPS-basierte chemische Injektionssysteme passen die SBS-Dosierung basierend auf den tatsächlichen Speisewasserparametern an und minimieren so Abfall und Risiken.
• Test auf Restchlor nach der Injektion: Eine geringe, aber messbare Spur deutet auf eine vollständige Neutralisation ohne Überschuss hin.

Die richtige Dosierung schützt die Membranen nicht nur vor chemischen Angriffen, sondern auch vor bewahrt die mikrobiologische Stabilität des gesamten RO-Zuges. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer der Membran, weniger Reinigungen und einer besser vorhersehbaren Systemleistung.

Fazit: Präzise Dosierung schützt Ihr Umkehrosmosesystem

Während Reduktionsmittel für die Chlorentfernung in Umkehrosmosesystemen unerlässlich sind, Eine Überdosierung kann ungewollt eine mikrobielle Kontamination auslösen und operativer Niedergang. Anaerobe Bedingungen, die durch überschüssigen Natriumbisulfit angeheizt werden, begünstigen Biofouling, Druckverlust und irreversible Membranschäden.

Um eine optimale Systemleistung zu gewährleisten, Die Dosierung von Chemikalien muss wissenschaftlich angegangen werden – nicht intuitiv. Durch den Einsatz von Redox-Monitoring, kalibrierten Pumpen und intelligenten Steuerungssystemen können Anlagenbetreiber versteckte Verschmutzungsrisiken vermeiden und die Lebensdauer der Membran verlängern.

Bei STARK Wasser, sind wir spezialisiert auf Maßgeschneiderte Lösungen zur Wasseraufbereitung für die Stabilität des RO-Systems, die Optimierung der Dosierung und den langfristigen Schutz der Leistung.

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